数控机床的机械传动系统
立式数控铣床进给传动系统设计
课程设计任务书目录1.概述 (3)1.1技术要求 (3)1.2总体设计方案 (3)2.滚珠丝杠螺母副的选型和计算 (3)2.1主切削力及其切削分力计算 (3)2.2导轨摩擦力的计算 (4)2.3计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力 (4)2.4滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算 (5)3.工作台部件的装配图设计 (9)4.滚珠丝杠螺母副的承载能力校验 (9)4.1滚珠丝杆螺母副临界压缩载荷的校验 (9)4.2滚珠丝杆螺母副临界转速的校验 (9)4.3滚珠丝杆螺母副额定寿命的校验 (10)5.计算机械传动系统的刚度 (10)5.1机械传动系统的刚度计算 (10)5.2滚珠丝杠螺母副扭转刚度的计算 (11)6.驱动电动机的选型与计算 (11)6.1计算折算到电动机轴上的负载惯量。
(11)6.2计算折算到电动机轴上的负载力矩 (12)6.3 计算坐标轴折算到电动机轴上的各种所需力矩 (13)6.4选择驱动电动机的型号 (14)7.确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 (14)7.1确定滚珠丝杠螺母副的精度等级 (14)7.2滚珠丝杠螺母副的规格型号 (15)8. 课程设计总结 (15)9.参考文献 (15)1.概述1.1技术要求工作台、工件和夹具的总质量m=918kg，其中，工作台的质量510kg；工作台的最大行程Lp=600 mm;工作台快速移动速度18000mm/min；工作台采用贴塑导轨，导轨的动摩擦系数为0.15，静摩擦系数为0.12；工作台的定位精度为30μm，重复定位精度为15μm；机床的工作寿命为20000h（即工作时间为10年）。
机床采用主轴伺服电动机，额定功率为5.5kw，机床采用端面铣刀进行强力切削，铣刀直径125mm，主轴转速310r/min。
切削状况如下：数控铣床的切削状况1.2总体设计方案为了满足以上技术要求，采取以下技术方案：（1）工作台工作面尺寸（宽度×长度）确定为400mm×1200mm。
数控机床机械系统装调与维修3.1认识数控机床的进给传动
然没有圆锥销的连接方法精度高，但能很好地解决圆锥销松动问 题，弹性销具有一定的弹性，能分解部分平键承受的扭矩，而且 结构紧凑，装配也十分方便。经在维修中应用，效果很好。
2.弹性联接器
任务拓展 消除间隙的齿轮传动结构
1.（×）数控机床的进给传动系统常用齿轮箱进给系统来工作。 2.（×）联轴器是伺服电动机与丝杠之间的支承元件。 3.（×）联轴器是用来连接进给机构的两根轴使之一起回转，以
消除反向间隙的一种装置。 4.（×）安全联轴器的调整机床许用的最大进给力取决于锥环的
胀紧力。 5.（√）安全联轴器与电动机轴、滚珠丝杠相联时，采用了无键
锥环联接。
1.拆卸 2.装配
弹性（无键锥环）联轴器结构图 l—圆盘2—O型圈 3—螺栓 4—锥环 5—轴套 6—轴
二、电动机联轴器松动的故障维修
故障现象:某半闭环控制数控车床运行时，被加工零件径 向尺寸呈忽大忽小的变化。
故障分析：检查控制系统及加工程序均正常，进一步检查 传动链，发现伺服电动机与丝杠连接处的联轴器紧固螺钉松动 ，使电动机与丝杠产生相对运动。由于机床是半闭环控制，机 械传动部分误差无法得到修正，从而导致零件尺寸不稳定。
A.齿轮
B.铰链
C.无间隙传动联轴器 D.键槽
7.关于进给驱动装置描述不正确的是（ B ）。
A. 进给驱动装置是数控系统的执行部分
B. 进给驱动装置的功能是：接受加工信息，发出相应的脉冲
C. 进给驱动装置的性能决定了数控机床的精度
D. 进给驱动装置的性能是决定了数控机床的快速性的因素之一。
三、判断题（正确的划“√”，错误的划“×”）
数控机床机械结构设计与制造技术分析
数控机床机械结构设计与制造技术分析数控机床是一种集机电一体、工作自动化的高科技机械设备，其应用领域日益扩大。
在现代制造领域，数控机床已经成为不可缺少的工具，具有工作高效、精度稳定、自动化程度高等优势。
因此，数控机床的机械结构设计和制造技术的分析对于提高机床的性能和质量意义重大。
本文将从数控机床机械结构设计和制造技术两个方面进行探讨。
数控机床机械结构设计是数控技术的重要组成部分，其主要目的是实现工件的高精度加工。
机械结构设计的核心是构建合理的机械结构，它必须实现切削力的传递，确保传动精度和稳定性，并满足机床高速、高精度加工的需要。
1.数控机床结构布局设计数控机床的结构设计以其性能和稳定性为基础，应该尽可能减少结构的复杂度和重量，提高加工精度和效率。
必须综合考虑机床结构与传动系统，并结合数控系统决定结构的布局设计。
2.数控机床动力传动系统数控机床的动力传动系统是保证机床高速、高精度运动的重要组成部分。
传动系统的设计要求高传动精度、高刚性、低噪声、低能耗等。
在设计中，应当选择合适的传动方式和传动件，合理布置传动方式和传动件，保证传动精度和稳定性。
3.数控机床加工台面数控机床加工台面的设计与制造是实现高精度加工关键，加工台面的设计包括机床工作台的结构和运动方式等，制造应当满足加工、表面平整度和精度等要求。
加工时台面应确保精度修整及完整性，保证工件与工具成定心运动，达到加工工件的精度要求。
数控机床的制造技术包括各种机床部件的加工装配工艺和制造工具。
制造过程中应严格遵守工艺规程，保证机床实现高精度加工的要求。
同时，应该使用高品质的材料和制造工具。
数控机床结构部件加工的精度要求高，包括螺旋齿轮的加工、齿轮啮合的匹配、齿轮的零件标记、联轴器的面精度等。
因此，必须采用高精度的加工设备和工具，采用精细的加工工艺。
2.数控机床结构部件的装配数控机床结构部件的装配是保证机床高精度、高效率的关键。
在装配过程中，应根据机床的设计规格，对各个零部件进行精密配合或插配，确保机床的高稳定性和高度精度。
数控机床的组成及基本工作原理
数控机床的组成及基本工作原理数控机床是一种利用数字编程控制工作的机床。
它由三个基本部分组成：机械系统、传动系统和控制系统。
下面将详细介绍数控机床的组成和基本工作原理。
一、机械系统机械系统是数控机床的基础，它由床身、主轴箱、伺服系统等组成。
1.床身：床身是数控机床的基础，主要承载着机床其他部件。
床身通常由铸铁或钢板焊接而成，具有较高的强度和刚性，以保证机床的稳定性。
2.主轴箱：主轴箱包含了主轴系统和进给系统，主轴通过驱动系统将切削工具与工件连接，实现切削加工。
进给系统控制工件在X、Y、Z三个方向上的运动，使切削工具能沿指定路线精确地切削工件。
3.伺服系统：伺服系统负责控制切削工具和工件的相对运动。
它由伺服电机、伺服控制系统、逆变器和编码器等组成。
伺服电机通过接受数控系统发送的控制信号，精确控制机床的位置和速度，从而实现精确的切削加工。
二、传动系统传动系统负责传递电能和运动，将数控机床的控制信号传递给各个运动部件。
主要由电源、变频器、伺服电机、传感器等组成。
1.电源：电源为数控机床提供所需的电能。
通常使用三相交流电源。
2.变频器：变频器将交流电源转换为直流电源，以满足数控机床的要求。
3.伺服电机：伺服电机是数控机床的关键部件，它负责实现机床的精准运动。
伺服电机通常由电动机、编码器和速度控制器组成。
4.传感器：传感器用于检测机床各个部件的状态，将检测到的信号转换为电信号，反馈给数控系统。
三、控制系统控制系统是数控机床的大脑，它由数控装置、软件系统、输入输出设备等组成。
1.数控装置：数控装置是数控机床的核心，主要负责数控程序的编写和生成。
它接收操作员输入的加工参数和控制命令，经过处理之后发送给伺服系统。
3.输入输出设备：输入输出设备用于与数控装置进行交互。
常用的输入设备有键盘、鼠标和触摸屏；输出设备有显示器、打印机和数控机床本身。
基本工作原理：1.数控编程：操作员使用数控装置进行编程，编写出所需的加工程序。
数控机床的机械结构与传动
第二节 数控机床的典型机械结构
第二章 数控机床的机械结构与传动
2.1 滚珠丝杠螺母结构
滚珠丝杠螺母副的选用
滚珠丝杠螺母副的选择包括其精度、尺寸规格、支 撑方式等几个方面。
根据机床精度选用丝杠副的精度，根据机床载荷来 选定丝杠直径，对细长而又承受轴向压缩载荷的滚珠丝 杠，需核算压杆稳定性；对转速高，支撑距离大的滚珠 丝杠副需校核临界转速；对精度要求高的滚珠丝杠需校 核刚度。 1）精度等级的选择； 2）结构尺寸的选择； 3）验算。
主传动在中、高速 段为恒功率传动， 在低速段为恒转矩 传动。
第三节 数控机床的主传动系统
第二章 数控机床的机械结构与传动
3.2 主轴部件的结构
主轴部件的支撑与润滑
机床主轴带动刀具或夹具在支撑中做回转运动，应能传递切削转矩、受 切削抗力，并保证必要的旋转精度。
常用卡盘结构
数控车床工件夹紧装置可采用三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘或弹簧夹 头等。
第四节 数控机床的进给传动系统
第二章 数控机床的机械结构与传动
4.2 数控机床进给传动系统的基本形式
实现直线进给运动主要有三种形式： 1）通过丝杠螺母副，将伺服电动机的旋 转运动变成直线运动。 2）通过齿轮、齿条副，将伺服电动机的 旋转运动变成直线运动。 3）直接采用直线电动机进行驱动。
减少传动件。 4）在加工中心上，还必须具有安装刀具和刀具交换所需的自动夹
紧装置，以及主轴定向准停装置，以保证刀具和主轴、刀库、 机械手的正确位置。 5）有C轴功能要求时，主轴还需要安装位置检测装置，以便实现对 主轴位置的控制。
第三节 数控机床的主传动系统
第二章 数控机床的机械结构与传动
3.1 主传动的基本要求和变速方式
第6章 数控机床的机械结构
1．滚珠丝杠的结构组成
滚珠丝杠由丝杠、螺母、滚珠和滚珠返回装置四 部分组成。按照滚珠的循环方式，滚珠丝杠螺母副分 内循环方式和外循环方式两大类。 内循环方式指在循环过程中滚珠始终保持和丝杠 接触，如图6.16所示。
图6.16 滚珠丝杠内循环方式 1-丝杠；2-反向器；3-滚珠；4-螺母
2）减少各运动零件的惯量
传动件的惯量对进给系统的启动和制动特性都有 影响，尤其是高速运转的零件，其惯量的影响更大。 3）减少运动件的摩擦阻力 机械传动结构的摩擦阻力，主要来自丝杠螺母副 和导轨。 4）响应速度快 快速响应是伺服系统的动态性能，反映了系统的 跟踪精度。它是工件在加工过程中，工作台在规定的 速度范围内灵敏而精确地跟踪指令，且不出现丢步现 象。
1-主轴 2-同步齿形带 3-主轴电机 4-永久磁铁 5-磁传感器 图6.11 加工中心主轴准停装置
4．主轴部件的结构
（1）数控车床主轴部件的结构 数控车床的主传动系
统一般采用交流无级调速电动机，通过皮带传动，带 动主轴旋转。 图 6.12为数控车床主轴外观图。图 6.13 为数控车床主轴部件的典型结构图。主轴电动机通过 带轮15把运动传给主轴7。
1. 齿轮变速的主传动方式
如图6.6（a）所示，主轴电机经过二级齿轮变速， 使主轴获得低速和高速两种转速系列，这种分段无级 变速，确保低速时的大扭矩，满足机床对扭矩特性的 要求，是大中型数控机床采用较多的一种配置方式。
2. 带传动主传动方式
如图6.6（b）所示，主轴电机经带传动传递给主轴， 带传动主要采用 V型带或齿形带传动，可以避免齿轮 传动时引起的振动与噪声，且其结构简单、安装调试 方便，应用广泛。
1．主轴部件的支承与润滑 根据主轴部件的工作精度、刚度、温升和结构的
数控机床主要技术点
数控机床主要技术点一、数控编程技术数控编程技术是数控机床的核心技术之一，它涉及到数控指令的编制、程序的输入和输出以及加工过程的控制等方面。
数控编程技术通过将零件的几何尺寸、工艺要求和加工条件等转化为计算机可识别的代码，实现对数控机床的精确控制。
二、机械传动与控制系统机械传动系统是数控机床的重要组成部分，它直接影响到机床的加工精度和性能。
机械传动系统包括主轴、进给轴、滚珠丝杠等部件，通过精准的传动和控制，实现机床的加工动作。
控制系统则是数控机床的“大脑”，它根据程序指令控制机械传动系统的运动，确保加工过程的准确性和稳定性。
三、刀具管理与切削参数优化刀具是数控机床的重要消耗品，刀具管理和切削参数优化对于提高加工效率和保证加工质量具有重要意义。
刀具管理包括刀具的选择、装夹、更换等环节，而切削参数优化则涉及到切削速度、进给速度、切削深度等方面的调整。
通过对刀具管理和切削参数的优化，可以提高加工效率、降低刀具消耗，同时保证加工过程的稳定性和表面质量。
四、加工精度与表面质量加工精度和表面质量是数控机床的核心指标之一，它们直接影响到零件的质量和性能。
数控机床的加工精度受到多种因素的影响，如机床精度、刀具磨损、加工参数等。
为了提高加工精度和表面质量，需要对这些因素进行综合控制和调整。
五、可靠性设计与维护数控机床的可靠性对于保证加工过程的稳定性和降低维护成本具有重要意义。
可靠性设计包括对机床的结构设计、材料选择、热设计等方面进行优化，以提高机床的可靠性和耐用性。
同时，定期的维护和保养也是保证机床可靠性的重要措施，包括对机械部件的检查、润滑，以及对电气部件的清洁、更换等。
六、智能化与自动化技术随着技术的发展，智能化和自动化技术已经成为数控机床的重要发展方向。
智能化技术包括人工智能、机器学习等先进技术的应用，可以实现自动化加工过程、自适应控制等功能。
自动化技术则包括自动换刀、自动检测、自动补偿等功能，可以提高加工效率、降低人工操作成本。
立式数控加工中心的加工精度测试和校正方法
立式数控加工中心的加工精度测试和校正方法立式数控加工中心是一种高精度加工设备，可广泛应用于模具制造、零部件加工等领域。
为了保证加工质量和达到客户的要求，对立式数控加工中心的加工精度进行测试和校正是非常重要的。
本文将介绍立式数控加工中心常用的加工精度测试和校正方法。
一、加工精度测试方法1. 几何形状测试：通过测量加工件上的几何形状参数来评估加工精度。
常见的几何形状测试包括直线度、平面度、圆度等。
测试时可使用检测仪器如三坐标测量仪、分度头等进行测量，将测量结果与设计要求进行比对，以评判加工精度。
2. 位置精度测试：通过检测加工件上各个位置的实际坐标与设计坐标的差异来评估加工精度。
可以使用激光干涉仪、光栅尺等精密测量仪器进行测试。
测试时需要在不同的位置进行测量，并记录下实际坐标进行比对，从而得出数控加工中心的位置精度。
3. 重复定位精度测试：重复定位精度是指数控加工中心在多次定位后，返回到同一位置的精度。
测试时可在数控加工中心上设定多个不同的定位点，通过重复加工和测量来判断数控加工中心的重复定位精度。
二、加工精度校正方法1. 机械传动系统校正：数控加工中心的机械传动系统包括滚珠丝杠、导轨等。
当机械传动系统出现松动、磨损等情况时，会影响加工精度。
校正方法包括检查和更换滚珠丝杠、导轨等部件，调整机械传动系统的松紧度，以保证加工精度。
2. 误差补偿校正：数控加工中心的误差主要是由数控系统计算和机床本身的误差所引起的。
校正方法包括输入补偿、输出补偿和补偿表校正。
输入补偿指的是根据测量结果进行修正的输入数据，输出补偿是通过调整机床系统的输出信号来校正加工误差，补偿表校正是根据测量结果进行数值调整。
3. 温度校正：温度变化会引起机床结构的膨胀和松动，从而影响加工精度。
温度校正方法包括测量机床各部分温度的变化，并根据测量结果进行相应的调整，以保证加工精度。
总之，为了保证立式数控加工中心的加工精度，我们需要经常进行加工精度的测试和校正。